處理隔水管中的氣體侵入的方法
【專利摘要】一種操作方法，該方法操作在對(duì)井身進(jìn)行鉆探期間處理海洋隔水管(5)中的氣體侵入的系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備(21)以在設(shè)置在所述隔水管(5)中的流量滑閥(22)的上方的第一點(diǎn)處關(guān)閉所述隔水管(5)，存在有在所述流量滑閥(22)處從所述隔水管(5)延伸到隔水管氣體處理歧管(49)的隔水管氣體處理管線(47、48)；操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備(3)以在所述流量滑閥(22)的下方的第二點(diǎn)處關(guān)閉所述隔水管(5)；將流體泵送到入口管線(41)中，所述入口管線(41)在高于所述第二點(diǎn)但低于所述流量滑閥(22)的點(diǎn)處延伸到所述隔水管(5)中，其中所述方法還包括；操作設(shè)置在所述隔水管氣體處理歧管(49)中的扼流圈(53、54)，以維持所述入口管線(41)或所述隔水管(5)中的壓力處于基本上恒定的壓力。
【專利說(shuō)明】處理隔水管中的氣體侵入的方法
[0001]本發(fā)明的描述
[0002]本發(fā)明涉及在深海鉆探操作期間處理隔水管中的氣體侵入的方法，特別地，涉及將未被察覺(jué)地上升到一個(gè)或多個(gè)海底防噴器的上方的氣體安全地循環(huán)到隔水管之外的方法。
[0003]深海鉆探操作中主要的危險(xiǎn)是，當(dāng)氣體未被察覺(jué)地循環(huán)到防噴器(BOP)的上方時(shí)，可出現(xiàn)氣體不受控制地脫離流體系統(tǒng)。一旦夾帶的氣體到達(dá)正在使用的流體系統(tǒng)的泡點(diǎn)，氣體就被釋放并且快速膨脹?？焖倜撾x可將大量流體快速卸載到鉆臺(tái)，隨后釋放烴氣。這會(huì)開(kāi)始導(dǎo)致進(jìn)一步不受控制地在鉆臺(tái)急劇釋放氣體和鉆探液的聯(lián)鎖反應(yīng)，并且，因?yàn)殂@探液的快速卸載減小了施加的井底壓力(BHP)，所以該事件還會(huì)導(dǎo)致地層流體二次流入到井身。
[0004]盡管不是一般事件，但目前是通過(guò)關(guān)閉鉆臺(tái)正下方的分流器來(lái)解決的，以允許釋放的氣體被排到船外。
[0005]盡管這將釋放的氣體帶離工作人員，但這沒(méi)有控制釋放或者管理該事件期間的井底壓力。此外，由于氣體的釋放速度，導(dǎo)致使用當(dāng)前系統(tǒng)技術(shù)的反應(yīng)時(shí)間已經(jīng)表現(xiàn)出過(guò)慢，以致于沒(méi)有充分保護(hù)鉆探隊(duì)。出現(xiàn)概率隨著海底BOP的設(shè)定深度而增大。
[0006]圖1是典型的現(xiàn)有技術(shù)的海上鉆探裝置的示意圖。設(shè)置有具有鉆臺(tái)14的浮式鉆探船1，用于鉆出穿過(guò)水面2a下方的海床2的鉆孔。鉆柱(未示出)從鉆探船I經(jīng)由防噴器(BOP)組3延伸到鉆孔，BOP組3設(shè)置在井口 4上方的海底2上。隔水管5環(huán)繞鉆柱從BOP組3向上延伸，并且設(shè)置有伸縮接頭10。扼流圈6和壓井管線7設(shè)置在浮式鉆探船I和防噴器組3之間，用于進(jìn)行井控制。分流器8連接到伸縮接頭10的內(nèi)筒9。
[0007]圖2中示出現(xiàn)有技術(shù)的分流器8，分流器8是環(huán)形密封裝置，用于關(guān)閉和密封環(huán)繞鉆柱的環(huán)面，或者，如果沒(méi)有鉆柱表現(xiàn)出是完全靠近隔水管5。分流器8設(shè)置有分流器管線12，分流器管線12提供用于使流體從隔水管或隔水管環(huán)面受控制地釋放的管道。如此，分流器8通過(guò)在風(fēng)不會(huì)把分流后的流體帶回到鉆探裝置的方向上將內(nèi)容物運(yùn)送到船外來(lái)提供去除隔水管中的氣體的方式。
[0008]分流器8通常用在低壓系統(tǒng)(200-500psi工作壓力)下，所以沒(méi)有被構(gòu)造成保持高壓。如此，在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，分流器控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，使得分流器將不進(jìn)行關(guān)閉井的操作。在分流器管線12中設(shè)置液壓閥或氣壓閥11，可由自動(dòng)排序轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)操作這些閥來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉分流器管線。分流器系統(tǒng)被構(gòu)造成確保在分流器8關(guān)閉之前分流器管線閥11是打開(kāi)的。
[0009]圖2中示出的分流器具有兩個(gè)排出管線12和流動(dòng)管線13。如在2007年11月的API RP 64，SE中規(guī)定的，這個(gè)分流器關(guān)閉系統(tǒng)應(yīng)該能夠打開(kāi)排氣管線12和流動(dòng)管線閥13并且關(guān)閉管上的環(huán)形密封元件(對(duì)于20” ID的密封元件在30秒的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，對(duì)于大于20” ID的密封元件ID，在少于和等于45秒的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi))。然而，一般，井況需要API RP64推薦的更快的關(guān)閉時(shí)間，尤其是使用油基泥漿或合成基泥漿，因?yàn)橐坏怏w未被察覺(jué)地到達(dá)通向井身的入口，它就進(jìn)入溶液并且不會(huì)有能觀察到的跡象，直到它從溶液中出來(lái)非常接近表面。這樣一般使操作人員保護(hù)井的時(shí)間非常少，并且如果不采取行動(dòng)，則氣體將猛烈地?cái)y載到海底取油隔水管中，從而威脅到鉆臺(tái)上的工作人員。
[0010]當(dāng)用海底隔水管進(jìn)行鉆孔的同時(shí)發(fā)生侵入(特別是抽汲侵入)時(shí)，有可能氣體將在井關(guān)閉之前遷移到或者循環(huán)到海底BOP組3的上方。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，隔水管5為不受控制的流體流提供到達(dá)鉆探裝置的直接管道。如果被排空，則隔水管環(huán)面中所得的低壓致使隔水管上的壓力差非常大，以致于當(dāng)超過(guò)了隔水管管道的擠毀強(qiáng)度時(shí)，隔水管(特別是下接頭)會(huì)遭受靜水壓擠毀。為了進(jìn)行對(duì)抗，一些深海隔水管已裝配有隔水管注入閥，隔水管注入閥旨在用于一旦隔水管中的靜液壓降低并且在出現(xiàn)靜液壓擠毀之前，使隔水管環(huán)面接觸海水。通常，這種閥被設(shè)置成當(dāng)隔水管中的泥漿的靜液壓降低至比海水的靜液壓低某個(gè)設(shè)定差值時(shí)打開(kāi)。通常提供手動(dòng)超控。然而，隔水管注入閥的利用率非常低，因?yàn)樗鼈儧](méi)有在工業(yè)上被證實(shí)是可靠的，這是由于高度取決于海水密度的不復(fù)雜控制方式。此外，如果鉆探液快速卸載到隔水管中減小了導(dǎo)致次生井涌的施加的井底壓力，則進(jìn)入井身的地層流體將為海水不受控制地脫離整個(gè)鉆探船I提供足夠動(dòng)能。
[0011]在US 4626135中示出隔水管控制裝置的替代構(gòu)造。在圖3中詳細(xì)示出這個(gè)隔水管控制裝置，并且該裝置處于圖4中的海上鉆探設(shè)施中的位置。隔水管控制裝置源自環(huán)形防噴器技術(shù)，并且是適于安裝在伸縮接頭10正下方的隔水管壓力控制的改進(jìn)分流器。圖3示出隔水管控制裝置20的構(gòu)造細(xì)節(jié)。隔水管控制裝置20包括具有下部主體84的圓柱形外殼或外部主體82和通過(guò)螺栓97和96連接到外部主體82的上部頭部80。環(huán)形密封單元88和活塞90位于外殼82內(nèi)，活塞90的形狀適于在活塞90向上移動(dòng)時(shí)徑向向內(nèi)推動(dòng)環(huán)形密封單元88。當(dāng)活塞處于下部(打開(kāi))位置時(shí)，活塞90的下部壁94覆蓋下部主體84中的出口通道86。當(dāng)活塞90向上移動(dòng)以繞著貫穿隔水管控制裝置20的孔的鉆柱向內(nèi)推動(dòng)密封元件99時(shí)，活塞94的下端向上移動(dòng)并且打開(kāi)與鉆探裝置的輔助節(jié)流管線連接的出口通道86，如圖4中所示。
[0012]當(dāng)懷疑隔水管5的上方存在侵入時(shí)，隔水管控制裝置20關(guān)閉，輔助節(jié)流管線16打開(kāi)，然后最深海底閘板防噴器16關(guān)閉。經(jīng)由壓井管線7將泥漿施用到閘板防噴器16上的組的環(huán)面。然后，將壓井泥漿泵送到隔水管桿5的內(nèi)部和鉆柱31的外部之間的環(huán)面中。鉆探泥漿提供通過(guò)鉆探裝置的節(jié)流歧管19提供返回流循環(huán)，直到恢復(fù)正常的井壓。
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種控制海洋隔水管中的氣體膨脹的改進(jìn)方式，進(jìn)而提供在氣體侵入隔水管之后重新恢復(fù)對(duì)隔水管的靜液壓控制的改進(jìn)方法和設(shè)備。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種操作方法，該方法用于操作在對(duì)井身進(jìn)行鉆探期間處理海洋隔水管中的氣體侵入的系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟:操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備以在設(shè)置在所述隔水管中的流量滑閥的上方的第一點(diǎn)處關(guān)閉所述隔水管，存在有在所述流量滑閥處從所述隔水管延伸到隔水管氣體處理歧管的隔水管氣體處理管線；操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備以在所述流量滑閥的下方的第二點(diǎn)處關(guān)閉所述隔水管；將流體泵送到入口管線中，所述入口管線在高于所述第二點(diǎn)但低于所述流量滑閥的點(diǎn)處延伸到所述隔水管，其中，所述方法還包括:操作設(shè)置在所述隔水管氣體處理歧管中的扼流圈，以保持第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間所述入口管線或所述隔水管處的壓力是基本上恒定的壓力。
[0015]流量滑閥意味著隔水管的提供至少一個(gè)側(cè)端口的一部分，可通過(guò)該端口將流體分流到隔水管之外。
[0016]所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備可以是環(huán)形防噴器。
[0017]操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備的步驟可包括:操作所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備，使得該第一隔水管關(guān)閉設(shè)備圍繞沿著所述隔水管延伸的鉆柱進(jìn)行密封。
[0018]所述第二隔水管關(guān)閉設(shè)備可以是海底防噴器組中的防噴器。
[0019]操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備的步驟可包括:操作所述第二隔水管關(guān)閉設(shè)備，使得該第二隔水管關(guān)閉設(shè)備圍繞沿著所述隔水管延伸的鉆柱進(jìn)行密封。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一點(diǎn)低于所述隔水管中設(shè)置的伸縮接頭。
[0021 ] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二點(diǎn)在井口的正上方。
[0022]所述隔水管氣體處理歧管可位于鉆探裝置上的鉆臺(tái)上，所述隔水管懸于所述鉆探
>J-U ρ?α裝直。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述入口管線包括增壓管線，所述增壓管線從位于懸有所述隔水管的鉆探裝置上的泵延伸到所述隔水管的下述部分，該部分位于處在所述隔水管的最下端的海底防噴器組中的最頂端的防噴器的正上方。。
[0024]所述方法還可包括步驟:打開(kāi)隔水管氣體處理管線隔離閥，所述隔水管氣體處理管線隔離閥可進(jìn)行操作，以允許在操作所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備之后允許或基本上防止流體沿著所述隔水管氣體處理管線流動(dòng)。
[0025]可在操作所述第二隔水管關(guān)閉設(shè)備之前執(zhí)行打開(kāi)隔水管氣體處理管線隔離閥的所述步驟。
[0026]所述方法還可包括步驟:在操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備的步驟之前停止將流體泵送到所述隔水管中。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備的所述步驟之后執(zhí)行停止將流體泵送到所述隔水管中的所述步驟。
[0028]經(jīng)由所述入口管線將流體泵送到所述隔水管中的速率可增大至預(yù)定水平，同時(shí)，操作所述扼流圈以維持所述隔水管中的基本上恒定的壓力。
[0029]在這種情況下，一旦經(jīng)由所述入口管線將流體泵送到所述隔水管中的所述速率達(dá)到了預(yù)定值，就可開(kāi)始操作所述扼流圈以維持所述入口管線中的基本上恒定的壓力的步驟。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，存在有在所述流量滑閥處從所述隔水管延伸到所述隔水管氣體處理歧管的第二隔水管氣體處理管線。
[0031]在這種情況下，所述方法還可包括步驟:打開(kāi)第二隔水管氣體處理管線隔離閥，所述第二隔水管氣體處理管線隔離閥可進(jìn)行操作，以允許在操作所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備之后允許或基本上防止流體沿著所述第二隔水管氣體處理管線流動(dòng)。
[0032]操作設(shè)置在所述隔水管氣體處理歧管中的扼流圈以維持所述入口管線中的壓力處于基本上恒定的壓力的所述步驟包括:使用壓力傳感器測(cè)量所述入口管線中的流體壓力，并且將代表所述入口管線中的所述流體壓力的入口壓力信號(hào)發(fā)送到控制器，所述控制器被編程，以根據(jù)所述入口壓力信號(hào)來(lái)操作所述扼流圈。
[0033]所述方法還可包括步驟:監(jiān)控將流體泵送到所述入口管線中的泵送速率，并且，如果這個(gè)泵送速率偏離預(yù)定值或偏離值的預(yù)定范圍，則使用壓力傳感器來(lái)測(cè)量所述隔水管中的流體壓力，并且操作所述扼流圈以維持所述隔水管中而非所述入口管線中的壓力處于基本上恒定的壓力。在這種情況下，所述方法還可包括步驟:如果所述泵送速率返回至所述預(yù)定值或值的預(yù)定范圍，則返回來(lái)操作所述扼流圈以維持所述入口管線中的壓力處于基本上恒定的壓力。
[0034]所述方法還可包括步驟；將所述隔水管處理歧管排放的流體導(dǎo)向位于鉆探裝置的鉆臺(tái)上的泥漿氣體分離器，所述隔水管懸于所述鉆探裝置。
[0035]在這種情況下，在從所述隔水管氣體處理歧管排放的流體被導(dǎo)向所述泥漿氣體分離器之前，所述流體被導(dǎo)向分流器，所述分流器用于將一定比例的夾帶氣體與所述流體的其余部分分開(kāi)。
[0036]來(lái)自所述分流器的所有流體都可被導(dǎo)向所述泥漿氣體分離器。
[0037]所述泥漿氣體分離器的最下端可設(shè)置有擋板。
[0038]所述方法還可包括步驟:將來(lái)自所述泥漿氣體分離器的稠密流體導(dǎo)向固體處理設(shè)備。
[0039]所述方法還可包括步驟:將來(lái)自所述泥漿氣體分離器的輕流體導(dǎo)向排放管線，從而被排到大氣。所述泥漿氣體分離器的最下端可設(shè)置有排放裝置，所述排放裝置具有液封，用于維持所述泥漿氣體分離器中的壓力。
[0040]所述方法還可包括除了將從所述隔水管氣體處理歧管進(jìn)入的流體泵送到所述泥漿氣體分離器中之外，還將額外的流體泵送到所述泥漿氣體分離器中。
[0041]現(xiàn)在，將參照下面的附圖只以示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方式:
[0042]圖5是適于根據(jù)本發(fā)明使用的深海鉆探系統(tǒng)的示圖，
[0043]圖6是穿過(guò)適于用在圖5中示出的鉆探系統(tǒng)中的環(huán)形BOP的橫截面的示圖，
[0044]圖7是根據(jù)本發(fā)明的海洋氣體處理系統(tǒng)的示意性示圖，
[0045]圖8是作為根據(jù)本發(fā)明的方法的基礎(chǔ)的U管模型的示圖，以及
[0046]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的圖5中示出的鉆探系統(tǒng)的操作的流程圖。
[0047]現(xiàn)在，參照?qǐng)D5，示出了用于對(duì)水面下方的穿過(guò)海床2的井眼進(jìn)行鉆探的浮式鉆探裝置I。防噴器(BOP)組3設(shè)置在海床上，位于井口 4的上方。隔水管5和扼流圈6以及壓井管線7被設(shè)置成用于在浮式船I和BOP組3之間進(jìn)行井控制。鉆柱34通過(guò)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(頂部驅(qū)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)臺(tái))從鉆探裝置I沿著隔水管5延伸并且延伸到井身中。
[0048]隔水管5從位于鉆探裝置11的底板14的正下方的分流器8向下延伸到BOP組3，伸縮接頭10設(shè)置在隔水管5的最上面部分中，位于分流器8的下方。環(huán)形BOP 21和流量滑閥組件22也被設(shè)置為隔水管桿5的一部分，并且用與隔水管桿5相同的方式通過(guò)鉆探裝置的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)23進(jìn)行調(diào)配。流量滑閥22位于環(huán)形BOP 21的下方，并且包括隔水管的一部分或隔水管中的管狀插件，該管狀插件包括至少一個(gè)端口，流體可通過(guò)所述端口被從隔水管中分流/提取。設(shè)置壓力傳感器74和溫度傳感器75來(lái)測(cè)量環(huán)形BOP 21和流量滑閥22之間的隔水管5中的流體的壓力和溫度。
[0049]伸縮接頭10具有從分流器8向下延伸的內(nèi)筒9a和向下延伸到環(huán)形BOP 21的外筒％。外筒9b設(shè)置有從鉆探裝置11懸置的張力圈25。有利地，環(huán)形BOP 21和流量滑閥組件22被放置在張力圈25的下方，使得伸縮接頭10的構(gòu)造和波動(dòng)能力與現(xiàn)有技術(shù)的布置相比是保持不變的。伸縮接頭10允許隔水管組件5在鉆探裝置I向上和向下移動(dòng)(波動(dòng))時(shí)響應(yīng)于波動(dòng)作用而交替地伸長(zhǎng)和縮短。
[0050]環(huán)形BOP 21是基于在美國(guó)專利號(hào)2，609, 836中闡述的初始謝弗環(huán)B0P(Shafferannular BOP)設(shè)計(jì)設(shè)置。環(huán)形BOP 21具有外殼29，外殼29具有中心通道，鉆柱可貫穿該中心通道?；钊?0和圓環(huán)形密封元件31位于外殼29內(nèi)，活塞30和圓環(huán)形密封元件31 二者環(huán)繞貫穿BOP 21的鉆柱?；钊?0將外殼29的內(nèi)部分成兩個(gè)腔室，S卩，打開(kāi)腔室32和關(guān)閉腔室26。外殼的內(nèi)部被構(gòu)造成使得，將加壓流體供應(yīng)到關(guān)閉腔室26造成活塞30將密封元件31抵著外殼29的內(nèi)部推動(dòng)，這進(jìn)而造成密封元件31限制鉆柱34并且形成環(huán)繞鉆柱34的基本上流體緊密密封。
[0051]有利地，環(huán)形BOP 21的外徑是46.5英寸，并且適用于這個(gè)系統(tǒng)中的環(huán)形BOP的一個(gè)這種構(gòu)造在共同待決的UK專利申請(qǐng)GB1104885.7和GB1204310.5中公開(kāi)，這些申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式包括在本文中。這意味著，BOP 21的外殼小于49英寸的旋轉(zhuǎn)臺(tái)23和分流器外殼24的內(nèi)部直徑。環(huán)形BOP 21和流量滑閥22具有與隔水管5相同的張力能力并且可支承隔水管5的滿負(fù)荷和其下方的海底BOP組件3。
[0052]有利地，環(huán)形BOP 21被構(gòu)造成保持高達(dá)3000psi的壓力，并且使用5000psi的儲(chǔ)能器瓶來(lái)快速關(guān)閉。在GB1204310.5中詳細(xì)描述了操作環(huán)形BOP 21的合適方法。然而，簡(jiǎn)言之，在正常的閉合操作中，液壓控制流體從流量滑閥安裝的儲(chǔ)能器瓶27、28進(jìn)入關(guān)閉腔室26。液壓流體力活塞30將圓環(huán)形狀的密封元件31向上變形成與鉆柱31密封接觸并且關(guān)閉環(huán)繞鉆柱31的環(huán)形防噴器的孔。通過(guò)允許與多個(gè)供應(yīng)端口組合的大孔管道線33、34 (2”以上)成環(huán)形，使其在流量滑閥安裝的儲(chǔ)能器瓶27、28到環(huán)形防噴器的短距離(15英尺)內(nèi)的即刻大量的液壓流體，來(lái)克服導(dǎo)管線中的壓降問(wèn)題，從而使壓力損失最小。
[0053]為了確保快速關(guān)閉，設(shè)置儲(chǔ)能器瓶27、28的兩個(gè)單獨(dú)歧管組。一個(gè)歧管組33繞過(guò)海底調(diào)節(jié)器35并且經(jīng)由導(dǎo)閥控制的海底方向控制閥36供應(yīng)在設(shè)定操作壓力下需要的足夠動(dòng)力流，以關(guān)閉環(huán)形BOP 21達(dá)到500psi的剝離壓力。
[0054]活塞30上方的開(kāi)口腔室32中的流體通過(guò)多個(gè)端口的環(huán)面排到開(kāi)口管道線，而不是返回表面上的控制流體罐，所述開(kāi)口管道線經(jīng)由快速切斷閥37直接通向大氣。上述方法對(duì)活塞30行進(jìn)的阻力最小，從而改善了啟動(dòng)時(shí)間，因?yàn)樗鼪](méi)有使開(kāi)口管道線抵著正在操作的活塞30施加壓力損耗。有利地，本發(fā)明能夠在不足3秒內(nèi)環(huán)繞鉆柱34密封隔水管5的環(huán)面42。
[0055]為了調(diào)節(jié)環(huán)形防噴器的關(guān)閉壓力，另一個(gè)儲(chǔ)能器瓶28提供將關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)直至3000psi所需的附加液壓流體。
[0056]應(yīng)該理解，當(dāng)環(huán)形BOP 21和相關(guān)控制系統(tǒng)的此構(gòu)造和操作方法特別有利時(shí)，因?yàn)樗峁┝怂璧目焖訇P(guān)閉時(shí)間，所以本發(fā)明不限于使用環(huán)形BOP的此構(gòu)造和操作方法。
[0057]現(xiàn)在，返回圖5，可看到，鉆探系統(tǒng)包括增壓管道37，增壓管道37通常是柔性軟管，連接到與一個(gè)或多個(gè)抽泥泵38的端接接頭(相對(duì)于海床的最靠上接頭)上的隔水管輔助管線41之一。流量計(jì)39和壓力傳感器40設(shè)置有在抽泥泵38本身上或者增加管道37上的一個(gè)或多個(gè)抽泥泵38。流量計(jì)39可以是抽泥泵沖程計(jì)數(shù)器，高壓質(zhì)量平衡型的或優(yōu)選地鉗制主動(dòng)聲納型。這個(gè)隔水管輔助管線通常被稱為增壓管線41并且壓力傳感器測(cè)量被稱為增壓壓力。在使用深海鉆探裝置進(jìn)行鉆探期間，已知的是將鉆探液順著這個(gè)增壓管道37和增壓管線41抽吸到隔水管5的底部，它在該底部退出增壓管線41并且循環(huán)隔水管桿環(huán)面42，以提高液柱在隔水管5中的返回速率。這可有助于隔水管由低到高的屑的運(yùn)送。
[0058]本實(shí)施方式中的流量滑閥22設(shè)置有兩個(gè)流量出口 45、46，這兩個(gè)流量出口均連接到兩個(gè)管道47、48中的一個(gè)(在本示例中，6英寸的柔性軟管)并且直至鉆探裝置I。應(yīng)該理解，可使用少于或多于兩個(gè)的流量出口和管道。在鉆探裝置I中，第一管道47連接到第一入口并且第二管道48連接到氣體處理歧管49。流量滑閥22還設(shè)置有四個(gè)隔離閥76、77、78、79，其中兩個(gè)76、77可進(jìn)行關(guān)閉第一管道47的操作，其中另外兩個(gè)78、79可進(jìn)行關(guān)閉第二管道48的操作。
[0059]氣體處理歧管49包括諸如壓控閥的兩個(gè)選擇性可調(diào)限制裝置，其中的每個(gè)連接到入口之一。壓控閥53、54優(yōu)選地是半楔類型，如美國(guó)專利7357145B2中所公開(kāi)的那些類型。優(yōu)選地，碳化物涂層被設(shè)置在閥芯上并且就位以抗腐蝕，使得這些閥能夠在鉆探液包括相當(dāng)大的屑形成物的環(huán)境下進(jìn)行操作。各壓控閥53、54與致動(dòng)器和隔水管氣體處理控制器連接，隔水管氣體處理控制器包括用監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集軟件SCADA進(jìn)行編程的微處理器。
[0060]在各入口和相關(guān)的壓控閥53、54之間，在本實(shí)施方式中，存在壓力傳感器72、73和可選的流量計(jì)50、51。流量計(jì)50、51可以是高分辨率質(zhì)量平衡類型或者主動(dòng)聲吶鉗制類型的流量計(jì)。
[0061]氣體處理歧管49設(shè)置有主出口，壓控閥53、54的出口都連接到該主出口。該主出口連接到高流速分流器55，高流速分流器55具有與氣旋分離器58連接的溢流管57和排放裝置，該排放裝置連接到設(shè)置在泥漿氣體分離器(MGS) 56中的類似于高流速分流器55的內(nèi)部氣旋分離裝置59。氣旋分離器58還連接到MGS 56。在一個(gè)實(shí)施方式中，MGS 56設(shè)置有在其最上端的排出管線60、內(nèi)部氣旋分離裝置59下方的一系列擋板61以及其最下端的排放裝置。這些擋板為氣體爆發(fā)增加了接觸面積和保持時(shí)間。
[0062]在這個(gè)實(shí)施方式中，排出管線60的直徑是14英寸，排放裝置設(shè)置有12英寸的內(nèi)徑、20英尺高的液封，在液封和MGS 56之間存在壓力傳感器65和液封隔離閥110。另外，在這個(gè)實(shí)施方式中，MGS 56是2m寬9m高。MGS 56因此具有處理大的氣體侵入量(例如，超過(guò)1bbl的侵入量)的能力，同時(shí)仍然保持足夠的靜液壓，即使壓控閥53、54無(wú)法大開(kāi)，也防止了氣體吹漏。
[0063]在這個(gè)實(shí)施方式中，MGS 56設(shè)置有雷達(dá)、超聲或接近開(kāi)關(guān)型的液面?zhèn)鞲衅?3，它與其它的壓力傳感器64和位于MGS容器最下端的比重計(jì)D —起用于測(cè)量MGS容器中液面。在這個(gè)實(shí)施方式中，高速離心泵68連接到MGS 56，可由控制器進(jìn)行操作以將新鮮泥漿從泥漿瓶62抽到MGS 56中。液面?zhèn)鞲衅?3為泵控制器提供輸入，泵控制器被編程以當(dāng)液面?zhèn)鞲衅?3確定MGS 65中的液面超過(guò)預(yù)定液面時(shí)關(guān)斷泵68。優(yōu)選地，泵68可進(jìn)行以高達(dá)500gpm的速率進(jìn)行抽吸的操作。
[0064]三通閥不關(guān)閉閥66安裝在液封110的端部，這個(gè)閥可進(jìn)行操作以將來(lái)自液封110的流體經(jīng)由鉆探裝置的固體控制設(shè)備71 (諸如，振動(dòng)臺(tái))導(dǎo)向泥漿瓶或者導(dǎo)向船外。
[0065]有利的是，為隔水管桿和表面設(shè)備提供了過(guò)壓保護(hù)。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，該系統(tǒng)裝配有六個(gè)過(guò)保護(hù)等級(jí)。即四個(gè)安全完整性等級(jí)的分三級(jí)(SIL3)的減壓閥，其中兩個(gè)105,106設(shè)置在從流量滑閥22延伸的排放管道112中，另外兩個(gè)107、108設(shè)置在氣體處理歧管49上。氣體處理歧管49上的兩個(gè)壓控閥53、54還起到作為減壓閥的雙重作用。
[0066]主壓控閥53將被設(shè)置成減輕為500psi，而備用壓控閥54將被設(shè)置成減輕為700psi。然而，在侵入循環(huán)期間，預(yù)料到表面壓力會(huì)超過(guò)700psi ;因此備用壓控閥54將被指定為備用壓控閥而非減壓閥。在任一種情況下，該系統(tǒng)將仍然受到減壓閥105、106、107和108的充分保護(hù)。
[0067]主流量滑閥式減壓閥105是通過(guò)機(jī)械方式設(shè)置的減壓閥。確定在隔水管氣體處理期間會(huì)遭遇并且被設(shè)置成最大可溶于隔水管工作壓力的85%的最大浪涌流體流速的大小。針對(duì)相同的減壓條件(但被設(shè)置成最大可容易隔水管工作壓力的100% )確定備用流量滑閥式減壓閥106的大小。備用流量滑閥式減壓閥106是帶有手動(dòng)超控的可編程減壓閥，允許反沖與水面2a正上方的三通閥113連接的排放管道112，以排放到船外。
[0068]氣體處理歧管49上的減壓閥107排放到三通閥109，以到達(dá)船外，并且還被指定成保護(hù)隔水管5。類似地，確定在隔水管氣體處理期間會(huì)遭遇(但被設(shè)置成最大可溶于隔水管工作壓力的85%)的最大浪涌流體流速的大小?？删幊虦p壓閥107被故意設(shè)置成低于流量滑閥式減壓閥，因?yàn)橄啾扔诤Ｏ抡{(diào)配的流量滑閥，它更容易被觸及以進(jìn)行維修。另外，該閥還將回流排放到船外，由于處于關(guān)閉位置的液封隔離閥110的故障，導(dǎo)致MGS 56中的液面應(yīng)該到達(dá)“HI HI”極限。
[0069]氣體處理歧管108上的其它減壓閥排放回泥漿氣體分離器56，并且被設(shè)計(jì)成保護(hù)套管底環(huán)111并且針對(duì)被阻擋的排放確定其大小。它被設(shè)置成在動(dòng)態(tài)最大可容許表面壓力下減輕壓力。
[0070]在圖7中示意性示出這個(gè)鉆探系統(tǒng)，并且這個(gè)鉆探系統(tǒng)可如下所述地操作，并且如圖9中所示。
[0071]應(yīng)該理解，在用基于油的泥漿進(jìn)行鉆探的同時(shí)，被井身打破的成形物中的氣體可進(jìn)入泥漿中的溶液內(nèi)，沒(méi)有到達(dá)其泡點(diǎn)，直到它位于旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)23正下方。如果不采取行動(dòng)來(lái)防止這個(gè)發(fā)生，則氣體將猛烈地?cái)y載到隔水管5中，從而威脅到鉆臺(tái)上的工作人員。如此，使用傳統(tǒng)的工序和方法(諸如，首先接載鉆柱，然后關(guān)斷泵，之后關(guān)閉海下Β0Ρ，然后流動(dòng)，從而檢查泥漿補(bǔ)給管上方的井)來(lái)確定是否有氣體侵入隔水管。然后，操作人員確定是否有緊急或預(yù)先警戒的情形。在緊急情形下，在鉆臺(tái)已經(jīng)發(fā)生隔水管的猛烈攜載并且這需要在抽泥泵仍在運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下立即啟動(dòng)環(huán)形B0P21。對(duì)于預(yù)先警戒情形，關(guān)斷抽泥泵并且海底BOP組3中的至少一個(gè)BOP關(guān)閉，之后作為預(yù)先警戒措施，關(guān)閉環(huán)形BOP 21。
[0072]對(duì)于緊急情形，工序如下。
[0073]將鉆柱34抬離井身底部并且關(guān)斷旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)23 (頂部驅(qū)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)臺(tái))。然后，啟動(dòng)隔水管氣體處理系統(tǒng)，環(huán)形BOP 21如上所述地操作，以完全環(huán)繞鉆柱34進(jìn)行密封(優(yōu)選地，在3秒內(nèi)啟動(dòng)系統(tǒng))。在環(huán)形BOP 21關(guān)閉之后，打開(kāi)流量滑閥式隔離閥76、77、78、79，以允許沿著兩個(gè)管道47、48流向氣體處理歧管49。隔水管氣體處理控制器優(yōu)選地被編程，以確保只有在環(huán)形BOP 21之后才打開(kāi)隔離閥76、77、78、79。可在抽泥泵38仍在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)執(zhí)行這些步驟，使得侵入量最小并且盡可能壓縮隔水管中存在的氣體。該系統(tǒng)應(yīng)該沒(méi)有因當(dāng)環(huán)形BOP 21關(guān)閉時(shí)保持抽泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)而受損，因?yàn)楫?dāng)啟動(dòng)隔水管氣體處理系統(tǒng)時(shí)，氣體操作歧管49上的壓控閥53、54被設(shè)置成分別自動(dòng)地保持隔水管5上的500psi和700psi反壓力，并且如果隔水管環(huán)面42中的壓力將增至超過(guò)設(shè)定點(diǎn)，則將泄放鉆探液。
[0074]一旦環(huán)形BOP 21關(guān)閉，則關(guān)斷抽泥泵38，執(zhí)行傳統(tǒng)的井控工序，以用BOP組3關(guān)閉井。
[0075]對(duì)于預(yù)先警戒情形，當(dāng)檢測(cè)到侵入時(shí)，關(guān)閉BOP組，停止增壓泵。然后，用環(huán)形BOP關(guān)閉隔水管，從而通過(guò)壓力傳感器72、73監(jiān)控隔水管壓力。
[0076]然后，操作人員決定是否壓井或者只是在隔水管之外循環(huán)氣體。
[0077]如果氣體繼續(xù)遷移直至隔水管但沒(méi)有伴隨它，則預(yù)期壓力可上升至超過(guò)500psi。在這種情況下，壓控閥53將泄放掉過(guò)量壓力，以保持系統(tǒng)的500psi。如果壓力上升至超過(guò)500psi，則備用壓控閥54將打開(kāi)，以保持隔水管中的表面反壓力是700psi。
[0078]如果確定隔水管之外的氣體侵入的循環(huán)是足夠的并且不必壓井，則環(huán)形BOP 21的控制系統(tǒng)進(jìn)行增加關(guān)閉腔室26中的液壓的操作，使得環(huán)形BOP 21在其最大(在這個(gè)示例中，3，OOOpsi)工作壓力下操作。接著，隔水管增壓抽泥泵38開(kāi)始將泥漿順著隔水管導(dǎo)管37抽吸到BOP組3中的最靠上BOP的正上方的隔水管5的底部。泵送速率緩慢增至預(yù)定隔水管壓井速率，同時(shí)保持隔水管環(huán)面42上的基本上恒定的500psi的反壓。500psi可被視為安全因子，通過(guò)在泵送速率改變期間調(diào)節(jié)隔水管氣體處理歧管49中的壓控閥53自動(dòng)地保持500psi。
[0079]一旦泵處于壓井速率(或至少在壓井速率的+/-10%內(nèi))，隔水管氣體處理控制器將驗(yàn)證實(shí)際的初始增壓循環(huán)壓力讀數(shù)是與預(yù)先記錄的增壓循環(huán)壓力近似的(例如，10%內(nèi))。如果是這種情況，則系統(tǒng)將前進(jìn)至循環(huán)帶出侵入，從而自動(dòng)地保持初始增壓壓力，并且交換控制模式以保持增壓管線37中的壓力恒定，如以下將進(jìn)一步討論的。如果不是這種情況，則系統(tǒng)將提示操作人員進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，操作人員可在必要時(shí)關(guān)斷泵，以發(fā)現(xiàn)矛盾的成因，之后一旦解決了這個(gè)問(wèn)題，就重新開(kāi)始循環(huán)過(guò)程。
[0080]當(dāng)泥漿被抽吸到隔水管5中時(shí)，隔水管5中的氣體和泥漿混合物被分流通過(guò)流量滑閥22上的兩個(gè)流量出口 45、46并通過(guò)直至水面的兩個(gè)管道47、48。然后，氣體和泥漿混合物進(jìn)入氣體處理歧管49。
[0081]當(dāng)氣體和泥漿混合物退出氣體處理歧管49時(shí)，它切向地進(jìn)入高流速分流器55，到達(dá)其外殼中，從而形成強(qiáng)有力的離心力，由此較重的泥漿和屑順著井成螺旋形地到達(dá)底部的出口并且排放到MGS 56中。較高流速分流器55應(yīng)該能夠去除鉆探液中夾帶的氣體中的70%。較輕的氣體聯(lián)合在一起，向著分流器55的軸線移動(dòng)，并且經(jīng)由過(guò)流管57離開(kāi)，到達(dá)氣旋分離器58，在氣旋分離器58中通過(guò)類似的離心動(dòng)作從氣體中去除夾帶的泥漿。氣體和液體出口水柱都被排放到MGS 56中。
[0082]返回的鉆探液通過(guò)10”入口管線進(jìn)入泥漿氣體分離器56容器，到達(dá)內(nèi)部氣旋入口分離裝置59。泥漿氣體分離器56的容器被設(shè)計(jì)成盡可能地大(在一個(gè)實(shí)施方式中，直徑是2m,高度是9m)。較低密度氣流流向容器的上部并且在鉆探裝置I的頂部排放到大氣，因?yàn)橐c工作人員和鉆探裝置I上的設(shè)備相距安全距離，所以使用專用的14”排放管線60。
[0083]稠密的泥漿和屑通過(guò)擋板61流向MGS 56的底部，擋板61被設(shè)置成一定角度以確保高排水并且使固體堵塞的風(fēng)險(xiǎn)最小。當(dāng)流體順著MGS 56前進(jìn)時(shí)，它數(shù)次改變方向，從而增加了分離接觸面積和保持時(shí)間，使夾帶的氣體能進(jìn)一步爆發(fā)。返回的泥漿和屑流過(guò)液封，之后回到鉆探裝置的固體控制設(shè)備(諸如，振動(dòng)臺(tái))以進(jìn)行進(jìn)一步處理，之后返回到泥漿瓶62。
[0084]泥漿氣體分離器中的液面受液封中的泥漿的靜液柱控制。計(jì)算結(jié)果表明，可用充滿12ppg泥衆(zhòng)的6m液封中的12.28psi保持力實(shí)現(xiàn)80mmscfd和4600gpm浪涌液的間歇峰值氣體等級(jí)。
[0085]基于分離容器壓力(使用壓力傳感器64的輸出來(lái)確定)和液柱壓力(使用壓力傳感器65的輸出來(lái)確定)之間的壓力差，操作人員將能夠確定液封是否有損失。例如，容器壓力的顯著增加結(jié)合低等級(jí)讀數(shù)可指示液封的損失。
[0086]如果由于氣體吹漏事件導(dǎo)致液封損失，則可使用安裝在液封端部的三通閥66安排鉆探液通向船外的路徑。然而，通常，它被引導(dǎo)返回固體控制設(shè)備，固體控制設(shè)備被設(shè)計(jì)成從泥漿中去除污染物(包括流體中的屑)，之后返回到與抽泥泵38連通的泥漿貯存器。
[0087]已知的是，由于通過(guò)液體產(chǎn)生氣泡和諸如擋板的固體表面上的濺落，導(dǎo)致在MGS56中會(huì)出現(xiàn)液封靜液壓的減小。當(dāng)形成流體(諸如，油和水)與鉆探液混合時(shí)，乳化作用也會(huì)減小液體密封件的靜液壓。為了減輕這些問(wèn)題并且確保液封的完整性，有500gpm能力的高速離心泵67可進(jìn)行引入來(lái)自泥漿瓶62的新鮮鉆探泥漿以確保液封總是具有恒定高度的操作。液面?zhèn)鞲衅?3將與高速泵68的控制器互連并且被構(gòu)造成當(dāng)達(dá)到高等級(jí)警報(bào)時(shí)自動(dòng)地關(guān)斷泵，并且當(dāng)警報(bào)解除時(shí)重新開(kāi)始。還可使用比重計(jì)69測(cè)量容器中的泥漿密度，以感測(cè)泥漿的氣切削、起泡或乳化問(wèn)題。通過(guò)泵引入熱泥漿可減輕容器中水合物的形成，可根據(jù)需要在氣體處理歧管49中設(shè)置乙二醇注入點(diǎn)。
[0088]氣體和泥漿混合物流過(guò)氣體處理歧管中的流量計(jì)50、51，并且使用來(lái)自這些流量計(jì)50、51的輸出和來(lái)自增壓管道37中的流量計(jì)39的輸出，操作人員可確定進(jìn)隔水管5的流速和出隔水管5的流速之間的差異。
[0089]用于處理隔水管中的氣體的這種技術(shù)是基于圖8中示出的U管模型。一旦BOP組3關(guān)閉，延伸到BOP組3下方的鉆探管31就可不再用于循環(huán)帶出隔水管5中的氣體。然而，包括隔水管增壓器41、扼流圈6和壓井管線7的輔助隔水管線中的任一個(gè)可用于將泥漿循環(huán)到隔水管環(huán)面42上方。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方式中，使用增壓管道37和增壓管線41。如圖8中所示，U管的左側(cè)是隔水管增壓管線41，而右側(cè)代表隔水管環(huán)面42。因此，U管示出進(jìn)入隔水管5底部的增壓管線41、進(jìn)入關(guān)閉的BOP組3上方的隔水管的環(huán)面的形成流體70的浸入。隔水管5已在環(huán)形BOP 21的作用下被關(guān)閉，這意味著系統(tǒng)被關(guān)閉。在關(guān)閉的狀況下，增壓管線41上存在用Pbl表示的靜態(tài)壓力，在隔水管環(huán)面42上存在用Pa表示的靜態(tài)壓力。氣體侵入70已進(jìn)入環(huán)面并且占據(jù)由侵入70的環(huán)面面積和高度限定的體積。在靜態(tài)的狀況下，可容易地根據(jù)增壓管線面確定底部隔水管壓力，因?yàn)樗且阎酀{密度的齊次側(cè)。
[0090]Pr = Pbl+PmD
[0091]其中:
[0092]Pr =底部隔水管壓力
[0093]Pbl =增壓管線壓力
[0094]Pni =增壓管線中的泥漿密度
[0095]Dr=隔水管的深度
[0096]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，隨著大的氣體侵入(>50bbl)擴(kuò)展，隔水管匕底部的壓力和增壓管線壓力Pbl將由于環(huán)面中的泥漿靜液壓損失而減小。然而，因?yàn)闅怏w膨脹以比增壓抽吸速率高得多的浪涌速率將泥漿推出隔水管5，所以井的流動(dòng)的環(huán)形壓力將增加。
[0097]流出速率將與隔水管5中的氣體的氣體膨脹比率成比例地涌動(dòng)，這樣流出速率可比流入速率高數(shù)倍。氣體和泥漿混合物流過(guò)氣體處理歧管中的流量計(jì)50、51，并且使用來(lái)自這些流量計(jì)50、51的輸出和來(lái)自增壓管道37中的流量計(jì)39的輸出，操作人員可確定進(jìn)隔水管5的流速和出隔水管5的流速之間的差異
[0098]為了減輕上述不受控制的氣體膨脹，系統(tǒng)進(jìn)行操作，以在關(guān)閉的增壓管線壓力加上指定抽吸速率下的泵壓力之和的侵入循環(huán)期間保持基本上恒定的循環(huán)增壓管線壓力并且可包括添加的壓力安全余量。表面反壓力是由壓力控制閥53、54恒定施加的，用于保持恒定的循環(huán)增壓壓力并且當(dāng)氣體膨脹循環(huán)到隔水管5上方時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體膨脹的所需控制。
[0099]為了減少執(zhí)行該方法所需的人干預(yù)、計(jì)算和時(shí)間的量，使用超控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA使隔水管氣體處理系統(tǒng)變得自動(dòng)化。如此，隔水管氣體處理控制器包括可編程邏輯控制器，這些邏輯控制器與圖5中示出的傳感器電互連，這些傳感器包括但不限于流量計(jì)39、50和51、壓力傳感器40、64、65、72、73和74、液面?zhèn)鞲衅?3和溫度傳感器75。可被感測(cè)并且輸入到控制器的參數(shù)可包括流入和流出、出口溫度、增壓抽吸壓力、流量滑閥壓力、表面反壓力、泥漿氣體分離器壓力和閥定位器。隔水管氣體處理控制器將利用傳感器提供的信號(hào)來(lái)自動(dòng)地處理系統(tǒng)上的閥。將被處理的閥可包括流量滑閥組件22上的隔離閥76、77、78,79和減壓閥105 (這些閥控制環(huán)形BOP 21的操作)、氣體處理歧管49上的反壓力控制閥53、54、隔離閥107和MGS液柱上的三通閥66。
[0100]將在各相應(yīng)的感測(cè)位置安裝冗余的傳感器，由兩個(gè)或更多個(gè)傳感器執(zhí)行各感測(cè)動(dòng)作，使得可比較這些值并且基于閾值邏輯或其它統(tǒng)計(jì)學(xué)控制技術(shù)確定精度。這種傳感器構(gòu)造和技術(shù)可增加在隔水管壓井操作期間用來(lái)控制氣體侵入情形的信息的可靠性。
[0101]可將控制系統(tǒng)編程，以例如在各鉆探液重量變化之后或泵修復(fù)之后常規(guī)地記錄隔水管增壓循環(huán)速率和壓力。在指定的壓井速率下，可由可編程邏輯控制器感測(cè)和記錄對(duì)應(yīng)的增壓管線循環(huán)壓力。記錄下的循環(huán)壓力將被用作確認(rèn)在隔水管壓井期間確定的實(shí)際循環(huán)壓力的參考。
[0102]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)監(jiān)控抽吸被抽吸到增壓管線37中的速率，如果這個(gè)抽吸速率偏離預(yù)定的值或一定范圍的值(例如，因?yàn)楸霉收匣蛘`操作)，則使用隔水管5中的壓力傳感器74測(cè)量隔水管環(huán)面中的流體壓力，并且操作壓力控制閥53、54，從而以基本上恒定的壓力保持隔水管環(huán)面中的壓力，而非增壓管線37中的壓力。在這種情況下，控制系統(tǒng)優(yōu)選地被編程，以返回到操作壓力控制閥53、54，如果抽吸速率返回到預(yù)定值或一定范圍的值，則將增壓管線37中的壓力保持在基本上恒定的壓力。
[0103]如果決定壓井，則壓井泥漿按照標(biāo)準(zhǔn)壓井工序在BOP組3中循環(huán)。當(dāng)完成井控制時(shí)，系統(tǒng)接著進(jìn)行恰如上述地將氣體侵入循環(huán)帶出隔水管5的操作。
[0104]在移置侵入或者完成所需的隔水管5的移置量之后，隔水管5可關(guān)閉，從而用壓控閥53、54再保持恒定的500psi，同時(shí)使抽吸慢下來(lái)。隔水管氣體處理控制器將感測(cè)到，抽吸速率不再是預(yù)定壓井速率并且在泵被關(guān)斷時(shí)自動(dòng)恢復(fù)保持環(huán)面上500psi的反壓力。應(yīng)該注意，如果已經(jīng)完全移置了侵入，則關(guān)斷的反壓力和增壓管線壓力都應(yīng)該讀數(shù)是同樣的500ps1
[0105]隔水管氣體處理控制器接著將提示操作人員執(zhí)行隔水管流動(dòng)檢查。如果操作人員決定執(zhí)行隔水管流動(dòng)檢查，則監(jiān)控隔水管5中的壓力，如果繼續(xù)升高，則系統(tǒng)將以受控方式泄放掉壓力以保持500psi。這指示侵入沒(méi)有被完全移置，并且可重新建立壓井速率下的循環(huán)。
[0106]如果在隔水管中沒(méi)有建立壓力，則可引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行已知的流動(dòng)檢查例程，以檢查隔水管是否仍在流動(dòng)。隔水管氣體處理控制器將順序地停止離心泵68，緩慢打開(kāi)反壓力控制閥53、54以將系統(tǒng)減壓，直到壓力都為零，并且關(guān)閉MGS 56的液柱上的隔離閥110。隔水管氣體處理控制器將使用液面?zhèn)鞲衅?3監(jiān)控隨時(shí)間變化的MGS容器中泥漿量，以執(zhí)行總計(jì)功能。如果達(dá)到HI液面警報(bào)，則系統(tǒng)將啟動(dòng)警報(bào)并且打開(kāi)隔離閥110。
[0107]如果井正在流動(dòng)，則隔水管氣體處理控制器可關(guān)閉壓控閥53、54并且提示操作人員繼續(xù)循環(huán)來(lái)自隔水管5的泥漿。
[0108]如果沒(méi)有觀察到流動(dòng)，則在已知壓井泥漿重量時(shí)，隔水管可一直循環(huán)以壓井泥漿。如果壓井泥漿是未知的或者不需要的，則操作人員可重新打開(kāi)海下BOP組3，以流動(dòng)檢查井。如果流動(dòng)檢查指示井是靜態(tài)的，則可提示系統(tǒng)用“武裝的(armed)”功能進(jìn)行。在接收到這種命令時(shí)，系統(tǒng)將順序地打開(kāi)環(huán)形BOP 21，關(guān)閉流動(dòng)滑閥式隔離閥76、77、78、79并且關(guān)閉壓控閥53、54。然后，可重新開(kāi)始鉆探。
[0109]應(yīng)該理解，雖然在上述鉆探系統(tǒng)中，使用增壓管道37和增壓管線41移置隔水管5中的氣體侵入，同時(shí)保持恒定增壓壓力來(lái)控制氣體膨脹，但可替代地使用其它隔水管輔助管線(諸如，節(jié)流管線3或壓井管線7)。然而，這個(gè)構(gòu)造不是優(yōu)選的，因?yàn)樗枰钕旅娴拈l板防噴器16關(guān)閉并且保持BOP組3中的海底環(huán)形防噴器43、44在侵入循環(huán)期間打開(kāi)，使得節(jié)流管線和壓井管線可液壓延伸到隔水管5。
[0110]當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”及其變形形式意味著包括特定的特征、步驟或整體。這些術(shù)語(yǔ)將不被解釋為排除了其它特征、步驟或組件的存在。
[0111]以上描述或下面權(quán)利要求書(shū)或附圖中公開(kāi)的、以其特定形式或依據(jù)用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)結(jié)果的所公開(kāi)的功能、或方法或過(guò)程表達(dá)的特征可適當(dāng)?shù)胤謩e地或者以這種特征的任何組合形式以其多樣形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種操作方法，該方法用于操作在對(duì)井身進(jìn)行鉆探期間處理海洋隔水管中的氣體侵入的系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟: 操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備以在設(shè)置在所述隔水管中的流量滑閥的上方的第一點(diǎn)處關(guān)閉所述隔水管，存在有在所述流量滑閥處從所述隔水管延伸到隔水管氣體處理歧管的隔水管氣體處理管線； 操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備以在所述流量滑閥的下方的第二點(diǎn)處關(guān)閉所述隔水管； 將流體泵送到入口管線中，所述入口管線在高于所述第二點(diǎn)但低于所述流量滑閥的點(diǎn)處延伸到所述隔水管中，其中， 所述方法還包括:操作設(shè)置在所述隔水管氣體處理歧管中的扼流圈以維持所述入口管線或所述隔水管中的壓力處于基本上恒定的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備是環(huán)形防噴器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備的步驟包括:操作所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備，使得該第一隔水管關(guān)閉設(shè)備圍繞沿著所述隔水管延伸的鉆柱進(jìn)行密封。 3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述第二隔水管關(guān)閉設(shè)備是海底防噴器組中的防噴器。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備的步驟包括:操作所述第二隔水管關(guān)閉設(shè)備，使得該第二隔水管關(guān)閉設(shè)備圍繞沿著所述隔水管延伸的鉆柱進(jìn)行密封。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述第一點(diǎn)低于所述隔水管中設(shè)置的伸縮接頭。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述第二點(diǎn)在井口的正上方。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述隔水管氣體處理歧管位于鉆探裝置上的鉆臺(tái)上，所述隔水管懸于所述鉆探裝置。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述入口管線包括增壓管線，所述增壓管線從位于懸有所述隔水管的鉆探裝置上的泵延伸到所述隔水管的下述部分，該部分位于處在所述隔水管的最下端的海底防噴器組中的最頂端的防噴器的正上方。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括步驟:打開(kāi)隔水管氣體處理管線隔離閥，所述隔水管氣體處理管線隔離閥能操作，以在操作所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備之后允許或基本上防止流體沿著所述隔水管氣體處理管線流動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在操作所述第二隔水管關(guān)閉設(shè)備之前執(zhí)行打開(kāi)隔水管氣體處理管線隔離閥的所述步驟。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括步驟:在操作第二隔水管關(guān)閉設(shè)備的所述步驟之前停止將流體泵送到所述隔水管中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在操作第一隔水管關(guān)閉設(shè)備的所述步驟之后執(zhí)行停止將流體泵送到所述隔水管中的所述步驟。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，經(jīng)由所述入口管線將流體泵送到所述隔水管中的速率被增大至預(yù)定水平，并且，同時(shí)，操作所述扼流圈以維持所述隔水管中的基本上恒定的壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，一旦經(jīng)由所述入口管線將流體泵送到所述隔水管中的所述速率達(dá)到了所述預(yù)定值，就開(kāi)始操作所述扼流圈以維持所述入口管線中的基本上恒定的壓力的所述步驟。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，存在有在所述流量滑閥處從所述隔水管延伸到所述隔水管氣體處理歧管的第二隔水管氣體處理管線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法還包括步驟:打開(kāi)第二隔水管氣體處理管線隔離閥，所述第二隔水管氣體處理管線隔離閥能操作，以在操作所述第一隔水管關(guān)閉設(shè)備之后允許或基本上防止流體沿著所述第二隔水管氣體處理管線流動(dòng)。
17.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，操作設(shè)置在所述隔水管氣體處理歧管中的扼流圈以維持所述入口管線中的壓力處于基本上恒定的壓力的所述步驟包括:使用壓力傳感器測(cè)量所述入口管線中的流體壓力，并且將代表所述入口管線中的所述流體壓力的入口壓力信號(hào)發(fā)送到控制器，所述控制器被編程，以根據(jù)所述入口壓力信號(hào)來(lái)操作所述扼流圈。
18.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括步驟:監(jiān)控將流體泵送到所述入口管線中的泵送速率，并且，如果這個(gè)泵送速率偏離預(yù)定值或偏離值的預(yù)定范圍，則使用壓力傳感器來(lái)測(cè)量所述隔水管中的流體壓力，并且操作所述扼流圈以維持所述隔水管中的壓力處于基本上恒定的壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，該方法還包括步驟:如果所述泵送速率返回至所述預(yù)定值或值的預(yù)定范圍，則返回來(lái)操作所述扼流圈以維持所述入口管線中的壓力處于基本上恒定的壓力。
20.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括步驟:將從所述隔水管氣體處理歧管排放的流體導(dǎo)向位于鉆探裝置的鉆臺(tái)上的泥漿氣體分離器，所述隔水管懸于所述鉆探裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在從所述隔水管氣體處理歧管排放的流體被導(dǎo)向所述泥漿氣體分離器之前，所述流體被導(dǎo)向分流器，所述分流器用于將一定比例的夾帶氣體與所述流體的其余部分分開(kāi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，來(lái)自所述分流器的所有所述流體都被導(dǎo)向所述泥漿氣體分離器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22所述的方法，其中，所述泥漿氣體分離器的最下端設(shè)置有擋板。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中的任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括步驟:將來(lái)自所述泥漿氣體分離器的稠密流體導(dǎo)向固體處理設(shè)備。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24中的任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括步驟:將來(lái)自所述泥漿氣體分離器的輕流體導(dǎo)向排放管線，從而被排到大氣。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述泥漿氣體分離器的最下端設(shè)置有排放裝置，所述排放裝置具有液封，用于保持所述泥漿氣體分離器中的壓力。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至26中的任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括:除了將從所述隔水管氣體處理歧管進(jìn)入的流體泵送到所述泥漿氣體分離器中之外，還將額外的流體泵送到所述泥漿氣體分離器中。
28.—種基本上如以前參照附圖描述并且如附圖中示出的操作在對(duì)井身進(jìn)行鉆探期間處理海洋隔水管中的氣體侵入的系統(tǒng)的方法。
29.本文中和/或附圖中描述的特征的任何新穎特征或新穎特征的組合。
【文檔編號(hào)】E21B21/00GK104246114SQ201380019289
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月11日
【發(fā)明者】C·萊藤伯格, M·錢(qián)德拉, C·貢薩爾維斯 申請(qǐng)人:控制壓力營(yíng)運(yùn)私人有限公司